《信息工程概論》教學(xué)創(chuàng)新的研究與實(shí)踐

胡蓉暉

摘要：作為現(xiàn)階段信息與計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)當(dāng)中的必修課之一，《信息工程概論》是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。針對(duì)該內(nèi)容，本文將基于《信息工程概論》這一課程的建設(shè)實(shí)踐上進(jìn)行深入分析，也就是師資隊(duì)伍的建設(shè)、教學(xué)方式的改善以及教學(xué)資源的構(gòu)建等諸多方面。通過學(xué)生自主實(shí)踐與合作學(xué)習(xí)等方法在教學(xué)模式中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生增強(qiáng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)理論解決信息工程問題的能力和從事交叉學(xué)科的創(chuàng)新研究能力。

關(guān)鍵詞：信息工程;課程建設(shè);教學(xué)改革

一、引言

因《信息工程概論》屬于信息專業(yè)和計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)中不可缺少的一部分，是從“大學(xué)科”的角度介紹當(dāng)代信息工程若干代表性領(lǐng)域的相關(guān)基礎(chǔ)性問題，以及他們的基本原理、基本模型和基本方法。

二、《信息工程概論》課程簡(jiǎn)述

《信息工程概論》是信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)的一門專業(yè)必修課。是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。本課程內(nèi)容主要包括：信息論，通信系統(tǒng)原理、非平穩(wěn)信號(hào)分析、數(shù)字圖象處理、密碼學(xué)、自動(dòng)控制理論、模式識(shí)別、數(shù)據(jù)挖掘等相關(guān)的基本概念和理論。課程開展的教學(xué)目標(biāo)主要在于通過學(xué)習(xí)，讓學(xué)生就此構(gòu)建正確的信息工程及對(duì)信息工程核心概念有所了解，讓學(xué)生在最大限度上掌握信息工程的原理、技術(shù)以及發(fā)展現(xiàn)狀，用擁有最基礎(chǔ)的信息工程理論與實(shí)踐能力，對(duì)信息技術(shù)本質(zhì)是數(shù)學(xué)技術(shù)，現(xiàn)代科技實(shí)際上是科學(xué)的數(shù)學(xué)化，數(shù)學(xué)的技術(shù)化有一個(gè)簡(jiǎn)明而深入地理解，增強(qiáng)應(yīng)用數(shù)學(xué)理論解決信息工程實(shí)際問題的能力和培養(yǎng)從事相關(guān)交叉學(xué)科的創(chuàng)新研究能力。

站在該課程整體內(nèi)容角度分析可知，《信息工程概論》的特點(diǎn)主要可表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.本課程與其他學(xué)科有著緊密的聯(lián)系。從內(nèi)容的聯(lián)系來(lái)講，《信息工程概論》屬于交叉許可，無(wú)論是該課程涉及到的理論，還是應(yīng)用知識(shí)都比較多，且復(fù)雜，如數(shù)學(xué)、圖像分析與處理、控制科學(xué)、信息安全等自然科學(xué)學(xué)科。

信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)學(xué)生首先要求具有良好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，因?yàn)閿?shù)學(xué)提供信息的表示原理與方法，核心基礎(chǔ)就是幾何學(xué)、代數(shù)學(xué)、拓?fù)鋵W(xué)與模型論等數(shù)學(xué)理論;數(shù)學(xué)提供信息處理與分析的基礎(chǔ)，信息分析的核心就是數(shù)學(xué)，它不僅依賴調(diào)和分析、統(tǒng)計(jì)學(xué)等經(jīng)典數(shù)學(xué)理論，而且更依賴小波分析、隨機(jī)分析、分析幾何、計(jì)算智能等近代數(shù)學(xué)理論;數(shù)學(xué)提供信息加密/解密的基礎(chǔ)，密碼學(xué)涉及代數(shù)學(xué)、數(shù)論、概率論、信息論等數(shù)學(xué)分支;數(shù)學(xué)提供信息處理的算法基礎(chǔ)，現(xiàn)代信息處理是以計(jì)算機(jī)為工具的，而計(jì)算機(jī)的研制與發(fā)展以數(shù)理邏輯為基礎(chǔ)，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用以算法為基礎(chǔ)，實(shí)際應(yīng)用中復(fù)雜、高難度的計(jì)算，正是計(jì)算數(shù)學(xué)的基本任務(wù);另外，數(shù)學(xué)也提供信息技術(shù)應(yīng)用的模型化基礎(chǔ)，任何信息技術(shù)的工程應(yīng)用都是以對(duì)應(yīng)用對(duì)象、習(xí)題的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)的。

基于此，本課程以幾個(gè)典型的信息工程領(lǐng)域?yàn)槔?，介紹相關(guān)領(lǐng)域的基本概念、原理和模型，闡述信息分析與處理的基本方法，具體展示數(shù)學(xué)在其中所扮演的重要角色。

2.這一課程涉及到的知識(shí)層面非常廣，本課程需要介紹信息論，數(shù)字圖象處理、密碼學(xué)、自動(dòng)控制理論、模式識(shí)別、數(shù)據(jù)挖掘等領(lǐng)域相關(guān)的基本概念和理論。具有時(shí)間限制的課堂教學(xué)往往很難讓教學(xué)將信息工程全部?jī)?nèi)容傳授給學(xué)生。

3.通過對(duì)該課程教學(xué)內(nèi)容的深入分析可知，課程包含的信息技術(shù)這一塊內(nèi)容更新速度較快，然而，教材內(nèi)容卻難以緊跟步伐，將信息工程領(lǐng)域中最新的技術(shù)體現(xiàn)在其中。

4.信息工程和實(shí)際的聯(lián)系十分密切，信息工程技術(shù)的本質(zhì)對(duì)信息工程與其應(yīng)用是否密切有著直接影響。實(shí)踐性強(qiáng)作為該課程主要表現(xiàn)出的特征，也正是因?yàn)檫@一特征，所以課程與實(shí)際的聯(lián)系十分密切。

考慮到課程具備的這特點(diǎn)，在課程建設(shè)中，我們的思路是遵循以學(xué)生為主體，教師為輔導(dǎo)的教學(xué)觀念。在實(shí)際教學(xué)中，教師需要以教學(xué)目標(biāo)為指導(dǎo)方向，通過給予學(xué)生學(xué)習(xí)上的積極引導(dǎo)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，讓學(xué)生在課程教學(xué)中能做到自主學(xué)習(xí)或者是自主探究，進(jìn)而達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的目的。除此之外，在教學(xué)中，還應(yīng)將理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合的思想觀念融入其中。也就是說(shuō)，教師在實(shí)際教學(xué)中不僅需要注重課程基礎(chǔ)理念的教學(xué)，為學(xué)生今后從事信息工程工作奠定良好的科學(xué)素養(yǎng)與研究能力，而且需要注重理論聯(lián)系實(shí)際應(yīng)用，讓學(xué)生思維能力得到高效培養(yǎng)，讓學(xué)生具備學(xué)以至用的能力。

三、《信息工程概論》課程的實(shí)踐措施

1.教師積極參加與投入

在該課程的教學(xué)上，要想實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，并取得良好的教學(xué)效果，教師不僅需要對(duì)課程教學(xué)進(jìn)行科學(xué)涉及，而且需要合理規(guī)劃各教學(xué)資源。例如：制定科學(xué)合理的教學(xué)目標(biāo)、整合高效的教學(xué)資源以及做好教學(xué)過程中的管理與評(píng)價(jià)等。

教師在教學(xué)中除了需要肩負(fù)教學(xué)重?fù)?dān)之外，還應(yīng)積極參與科研工作，將自身在科研工作中積累下來(lái)的豐富經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用到實(shí)際教學(xué)中，實(shí)現(xiàn)科研和教學(xué)相結(jié)合，并積極參加各種交流培訓(xùn)活動(dòng)，更新知識(shí)，學(xué)習(xí)同行經(jīng)驗(yàn)，讓教學(xué)與科研質(zhì)量均得到提升，促進(jìn)《信息工程概論》課程建設(shè)，提高教學(xué)最終效率。

2.改善傳統(tǒng)的教學(xué)方式

首先由于本課程具有涉及專業(yè)領(lǐng)域廣，基本概念、原理和模型多，理解難度增加，章與章，節(jié)與節(jié)之間銜接不是很緊湊，跳躍大等特點(diǎn)，學(xué)生認(rèn)為與考研關(guān)系不大，學(xué)習(xí)積極性不高，容易厭倦，從而影響了教學(xué)質(zhì)量。其次是教學(xué)方式過于陳舊、單一，根本無(wú)法滿足學(xué)校對(duì)專業(yè)人才培養(yǎng)的需求。一般情況下，傳統(tǒng)教學(xué)模式主要是以講臺(tái)與教師為中心開展的課堂教學(xué)。在這種教學(xué)方式下，教與學(xué)的關(guān)系逐漸變成了指導(dǎo)與被指導(dǎo)、命令與服從，而不是教與學(xué)的平等關(guān)系。因此必須，改善傳統(tǒng)教學(xué)方式，并通過對(duì)課堂教學(xué)的創(chuàng)新，提升課堂教學(xué)質(zhì)量。課堂作為開展教學(xué)的主要場(chǎng)所之一，課堂管理好壞對(duì)課程教學(xué)最終質(zhì)量有著直接影響。因此，課堂教學(xué)中，教師必須注重課堂氣氛的調(diào)節(jié)，通過積極活躍的課堂氛圍，讓學(xué)生主動(dòng)參與課堂學(xué)習(xí)，進(jìn)而提高教學(xué)質(zhì)量。在教學(xué)中，教師還可通過啟發(fā)式或者是互動(dòng)式等多種靈活教學(xué)方式的應(yīng)用，進(jìn)而在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生自主思考的同時(shí)，讓學(xué)生潛在能力得到全面發(fā)揮。目前，在眾多可應(yīng)用的教學(xué)方式中，合作學(xué)習(xí)與自主實(shí)踐相結(jié)合的方式應(yīng)用帶來(lái)的效果最為明顯。在合作學(xué)習(xí)方式中，該教學(xué)方式要求教師以學(xué)生為主體，根據(jù)教學(xué)主題，以合作的形式，組織學(xué)生進(jìn)行合作探索式學(xué)習(xí)。

所謂自主實(shí)踐，主要指的是讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中親身參與實(shí)踐，從實(shí)踐中或缺經(jīng)驗(yàn)，并對(duì)專業(yè)知識(shí)有更深入的理解。這對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)展創(chuàng)新能力以及實(shí)踐能力等均有著積極作用。

在教學(xué)過程，教師緊緊抓住信息技術(shù)的本質(zhì)是數(shù)學(xué)的技術(shù)化，信息工程各個(gè)領(lǐng)域的主要環(huán)節(jié)在于信息的獲取，傳輸信息、處理信息、信息加工與信息應(yīng)用這一主線。第一概論而不泛論，第二突出典型、突出基礎(chǔ)。對(duì)典型領(lǐng)域的基本問題、基本模型、基本原理與基本方法予以重點(diǎn)講述。在開學(xué)的時(shí)候，教師可為學(xué)生布置一些選題，然后根據(jù)學(xué)生成績(jī)等諸多方面，將學(xué)生綜合分為實(shí)力相當(dāng)?shù)膸讉€(gè)小組，每個(gè)小組可在教師給出的選題中選定一個(gè)題目進(jìn)行探討，或者是根據(jù)課程內(nèi)容自擬一個(gè)有關(guān)的題目進(jìn)行探討，這是實(shí)踐任務(wù)布置階段，完成這一步之后就可接入實(shí)踐任務(wù)階段。小組成員需要分工明確，通過合作完成實(shí)踐。而要想快速并準(zhǔn)確完成實(shí)踐，小組成員就必須做到密切配合。從期中開始，每節(jié)課都需要流出一部分時(shí)間給學(xué)生，讓學(xué)生以小組為單位輪流進(jìn)行專題演講，講完后同學(xué)們可自由發(fā)言提問，展開討論。最后，根據(jù)實(shí)踐的難度與課堂實(shí)際情況匯報(bào)教學(xué)成果，并由教師給出評(píng)分，得出該小組實(shí)踐分?jǐn)?shù)。這種學(xué)習(xí)模式有效的調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)和探索知識(shí)的積極性。

3.注重優(yōu)質(zhì)資源的應(yīng)用

學(xué)生學(xué)習(xí)興趣作為決定學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)與技能質(zhì)量的關(guān)鍵因素，教師在實(shí)際教學(xué)中，應(yīng)意識(shí)到調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的重要性。多媒體技術(shù)作為該時(shí)代的產(chǎn)物之一，因多媒體技術(shù)不僅能豐富教學(xué)信息，而且其形象具體生動(dòng)的特點(diǎn)，易引起學(xué)生注意和興趣，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)積極性。

我們?cè)谡n堂教學(xué)中采用多媒體技術(shù)，對(duì)信息工程概論這一課程進(jìn)行了制作，并在每學(xué)期授課的時(shí)候?qū)PT課件進(jìn)行了完善，盡量的把相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容形象生動(dòng)的介紹給學(xué)生。將理論知識(shí)融入到具體的事例，不僅可幫助學(xué)生對(duì)工程信息原理的理解，而且有助于學(xué)生對(duì)其的應(yīng)用。

4.改革考核方法，帶動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情

過程性評(píng)價(jià)與終結(jié)性評(píng)價(jià)是目前我們常見的兩個(gè)學(xué)習(xí)質(zhì)量評(píng)價(jià)方式。質(zhì)量采用過程性評(píng)估和終結(jié)性評(píng)估的方法。每個(gè)學(xué)期的時(shí)候可通過課堂活動(dòng)記錄或者是網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)記錄等對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與評(píng)價(jià)。終結(jié)性評(píng)估主要為學(xué)校單獨(dú)命題的期末考試，只有按時(shí)按質(zhì)完成過程考核，方可參加期末考試。以上所有評(píng)估的綜合結(jié)果決定學(xué)生能否獲取該課程的學(xué)分。

5.課堂教學(xué)輔以人文素質(zhì)教育和愛國(guó)主義教育

《信息工程概論》這門課主要是介紹信息工程的發(fā)展及相關(guān)領(lǐng)域的基本概念、原理和方法，這對(duì)于學(xué)生了解專業(yè)，掌握大學(xué)學(xué)習(xí)方法，明確未來(lái)的從業(yè)方向，無(wú)疑是有益的。但是課堂上僅僅給學(xué)生講述專業(yè)知識(shí)，只是合格完成了教學(xué)任務(wù)?！缎畔⒐こ谈耪摗返慕虒W(xué)還應(yīng)該與人文素質(zhì)教育結(jié)合起來(lái)，即在學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的同時(shí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行人文素質(zhì)和愛國(guó)主義教育，培養(yǎng)學(xué)生愛國(guó)主義情懷，增強(qiáng)民族自豪感，樹立正確的人生觀和價(jià)值觀。在介紹信息工程的發(fā)展和應(yīng)用時(shí)，面對(duì)新時(shí)代下的新局勢(shì)，既要介紹歷史上的經(jīng)典案例， 又要將當(dāng)下的國(guó)內(nèi)外局勢(shì)、學(xué)生所關(guān)注的熱門現(xiàn)象和話題融入教學(xué)中。比如美國(guó)瘋狂打壓華為、中興等科技公司，不僅限制華為在美國(guó)境內(nèi)的各種業(yè)務(wù)，還要求歐洲等國(guó)家做出類似于美國(guó)的限制舉動(dòng)。更過分的是，美國(guó)政府還禁止國(guó)際芯片商家提供芯片給華為，其用心不言自明。美國(guó)動(dòng)用國(guó)家力量打壓華為，很多人都認(rèn)為是防止中國(guó)在新一代科技領(lǐng)域獲得領(lǐng)先，其實(shí)這僅僅是看到問題的表面。背后的實(shí)質(zhì)是全面的遏制中國(guó)，如果聯(lián)系到這點(diǎn)就應(yīng)該明白貿(mào)易戰(zhàn)也好、臺(tái)海問題也好還是針對(duì)華為和中興的限制也好都是美國(guó)全面遏制中國(guó)的一環(huán)。作為中國(guó)當(dāng)代大學(xué)生，應(yīng)積極投身于信息科學(xué)研究，在追求與實(shí)踐中選擇自己的奮斗與擇業(yè)目標(biāo)，成為對(duì)國(guó)家和人民有益的人。

四、總結(jié);

通過以上幾方面的探索和實(shí)踐，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性有很大提高，大部分學(xué)生都積極參與到教學(xué)環(huán)節(jié)中來(lái)，課堂互動(dòng)氛圍好，教學(xué)效果明顯，幫助學(xué)生建立了信息工程及信息工程技術(shù)的整體概念，使學(xué)生能夠了解和掌握信息工程的基本原理、技術(shù)和最新發(fā)展動(dòng)態(tài)，具有基本的信息工程理論基礎(chǔ)和實(shí)踐能力的同時(shí)，能夠靈活運(yùn)用基本原理及新技術(shù)解決實(shí)際問題，達(dá)到學(xué)以至用的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]《信息工程概論》（第二版），徐宗本主編，科學(xué)出版社出版.